針對(duì)Motorola微處理器的BDM調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于所有的信號(hào)都是單向的，時(shí)序和邏輯比較簡(jiǎn)單，因此，采用GAL器件實(shí)現(xiàn)并口操作時(shí)序與BDM操作時(shí)序的轉(zhuǎn)換。GAL要實(shí)現(xiàn)的功能主要是數(shù)據(jù)的串并和并串轉(zhuǎn)換。

GAL器件與并口接口的信號(hào)有：

輸入信號(hào)：D0～D7，C1(主機(jī)忙狀態(tài)線)，DSCLK(提供串行通信時(shí)鐘信號(hào))。
　　輸出信號(hào)：S3，S4，S5，S7(這4個(gè)信號(hào)做數(shù)據(jù)反向輸出)，S6(給PC機(jī)提供一個(gè)中斷信號(hào))。

他與BDM端口接口的信號(hào)有：

輸入信號(hào)：PSTCLK，DSO。
輸出信號(hào)：DSI?！?br />　
故需配置12個(gè)輸入端和6個(gè)輸出端，故選用74GAL16V8的器件即可滿足要求［2］?，F(xiàn)在GAL器件要實(shí)現(xiàn)的即是將與并口接口的輸入信號(hào)(D0～D7，C1，DSCLK)轉(zhuǎn)換成與BDM接口的輸出信號(hào)(DSI)，同理，也要將與BDM端口接口的輸入信號(hào)(PSTCLK，DSO)轉(zhuǎn)換成與并口接口的輸出信號(hào)(S3，S4，S5，S6，S7)，實(shí)現(xiàn)了這2個(gè)轉(zhuǎn)換，然后對(duì)GAL編程，設(shè)計(jì)PCB版圖，可以很快做出BDM調(diào)試卡。

3．2　BDM驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

BDM調(diào)試卡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了并口到BDM口的時(shí)序操作轉(zhuǎn)換，按照一定的數(shù)據(jù)格式傳送和接收數(shù)據(jù)則是BDM調(diào)試卡的驅(qū)動(dòng)程序要完成的工作，驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)的處理分為2層：底層完成基本的字節(jié)數(shù)據(jù)的收發(fā)(恢復(fù)和拆分)；上層則完成數(shù)據(jù)包的收發(fā)。底層的數(shù)據(jù)收發(fā)原理在調(diào)試卡的設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)做了詳細(xì)的介紹，以下主要介紹數(shù)據(jù)包的收發(fā)處理程序設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

從BDM操作時(shí)序圖中可以看出，串行通道數(shù)據(jù)傳輸速度從直流到PSTCLK頻率的1/5頻率之間，該通道使用雙工模式，數(shù)據(jù)可在主控設(shè)備和從控設(shè)備之間同時(shí)發(fā)送和接收，每次傳送的數(shù)據(jù)塊由一個(gè)17 b的數(shù)據(jù)包組成，該數(shù)據(jù)包由一個(gè)狀態(tài)/控制位和一個(gè)16 b數(shù)據(jù)字組成。數(shù)據(jù)格式如下所示：

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)最高位為控制標(biāo)志，該位保留，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)向CPU發(fā)出命令和數(shù)據(jù)時(shí)，該位應(yīng)該被清除。

接收數(shù)據(jù)時(shí)最高位為狀態(tài)標(biāo)志位，指示從CPU返回的消息類型。他與數(shù)據(jù)域及數(shù)據(jù)表示的消息含義之間的關(guān)系為：

顯然，由于每次只能傳送一個(gè)字節(jié)，故發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包需要執(zhí)行3次傳送操作。應(yīng)注意由于并口工作在4位組模式，每次只能接收4 b數(shù)據(jù)［1］，而并口操作是以字節(jié)為單位進(jìn)行的，因此，實(shí)際上接收一個(gè)數(shù)據(jù)包最少應(yīng)該執(zhí)行6次接收操作，而不是5次。也即是說(shuō)最后剩下一位數(shù)據(jù)也要當(dāng)一個(gè)字節(jié)傳送，這在驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)當(dāng)中很容易弄錯(cuò)。

BDM調(diào)試模塊為外部開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供了12個(gè)基本類型的命令(用助記符表示)：RAREG/RDREG(讀A/D寄存器)，WAREG/WDREG(寫A/D寄存器)，READ(從存儲(chǔ)器讀數(shù)據(jù))，WRITE(向存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù))，DUMP(與READ命令結(jié)合使用轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊)，F(xiàn)ILL(與WRITE命令結(jié)合使用填充數(shù)據(jù)塊)，GO(繼續(xù)執(zhí)行程序)，NOP(不做任何操作，可以被用做一個(gè)空指令)，RCREG(讀系統(tǒng)控制寄存器)，WCREG(向系統(tǒng)控制寄存器寫入數(shù)據(jù))，RDMREG(讀調(diào)試模塊寄存器)，WDMREG(寫向調(diào)試模塊寄存器寫入數(shù)據(jù))；各種命令和他對(duì)應(yīng)的應(yīng)答數(shù)據(jù)的格式可以從MCF5272芯片資料上查到。上層驅(qū)動(dòng)程序最終的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)這12種基本命令數(shù)據(jù)和應(yīng)答數(shù)據(jù)的收發(fā)，并為調(diào)試軟件提供相應(yīng)的函數(shù)調(diào)用接口，具體的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵是要注意對(duì)從調(diào)試模塊返回的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行出錯(cuò)處理。特別是應(yīng)該區(qū)別CPU還沒(méi)準(zhǔn)備好和總線操作被中止2種消息。前者出現(xiàn)的比較多，一般是在CPU正在執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，不能及時(shí)響應(yīng)BDM命令時(shí)返回的消息，而后者則往往是CPU執(zhí)行了2條有沖突的指令(也即是非法訪問(wèn)資源)。這個(gè)在驅(qū)動(dòng)程序中看不出有很大的區(qū)別，但是在調(diào)試應(yīng)用程序時(shí)經(jīng)常報(bào)告“BUSError”信息。

3．3　BDM調(diào)試軟件的設(shè)計(jì)

該軟件應(yīng)該具有如下基本的功能：系統(tǒng)初始化，重啟系統(tǒng)，檢查CPU外圍期間工作是否正常，讀寫Flash中的數(shù)據(jù)，讀寫SRAM中的數(shù)據(jù)，單步執(zhí)行程序。

調(diào)試軟件主要是調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的12種BDM調(diào)試命令接口函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的。其中需要傳遞參數(shù)給驅(qū)動(dòng)程序的有：

①檢查外部設(shè)備接口是否工作正常：如RS232串口、USB口、并口、網(wǎng)口等。這類操作需要接口地址和中斷號(hào)等參數(shù)，并且需要返回操作結(jié)果。

②讀寫SRAM和Flash中的數(shù)據(jù)：這些操作需要提供存儲(chǔ)器的地址范圍。

調(diào)試軟件的設(shè)計(jì)因開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)不同，在實(shí)現(xiàn)上有比較大的區(qū)別，但處理過(guò)程基本相同，因此，軟件的設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有必要贅述。

3．4　系統(tǒng)運(yùn)行及其測(cè)試

應(yīng)用MCF5272做嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，開(kāi)發(fā)平臺(tái)的操作系統(tǒng)是RedHatLinux，因此，驅(qū)動(dòng)程序和調(diào)試軟件都是針對(duì)Linux設(shè)計(jì)的。驅(qū)動(dòng)程序?qū)DM調(diào)試卡作為一個(gè)字符設(shè)備看待，BDM卡的初始化是在/usr/src/linux/driverschar/mem．c中添加BDM卡初始化代碼［3］，該設(shè)備的基本入口點(diǎn)在驅(qū)動(dòng)程序的file＿operation結(jié)構(gòu)中，對(duì)BDM卡的操作命令均在此實(shí)現(xiàn)，具體代碼不再詳述。

調(diào)試系統(tǒng)做整體測(cè)試時(shí)，首先要在Linux下創(chuàng)建一個(gè)字符型的BDM設(shè)備，然后執(zhí)行insmod命令將驅(qū)動(dòng)程序模塊打入操作系統(tǒng)內(nèi)核中［3］，在成功地創(chuàng)建了BDM設(shè)備文件和安裝好BDM調(diào)試卡的驅(qū)動(dòng)程序之后，就可以調(diào)試和執(zhí)行該調(diào)試軟件了。

4　結(jié)語(yǔ)

BDM調(diào)試系統(tǒng)具有成本低、操作方便、移植簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在Linux環(huán)境下針對(duì)MCF5272成功開(kāi)發(fā)了BDM調(diào)試系統(tǒng)后，又先后將該系統(tǒng)軟件稍加改動(dòng)，就輕易地移植到與MCF5272同屬ColdFire系列的MCF5249和Power PC系列的MPC555等CPU上，并且在Window下重新編寫了驅(qū)動(dòng)程序和調(diào)試軟件，使用圖形界面操作，基本上達(dá)到了CodeWarrior相應(yīng)軟件的功能，為產(chǎn)品的快速低成本開(kāi)發(fā)做出了貢獻(xiàn)。